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加工中心刀具與高速主軸的連接方法
日期：2009年12月25 來源：沈陽第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字：加工中心
從以上的分析可知，刀具與主軸連接中存在的主要問題是連接剛度、精度、動(dòng)平衡性能、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、互換性和制造成本等。為解決這些問題，主要有以下幾種方法：
(1)對現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)7：24錐孑L連接的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，消除連接時(shí)連接面之間的間隙，改善標(biāo)準(zhǔn)7：24連接的靜態(tài)性能。如美國的WSU一1、WSU--2刀柄。
(2)嚴(yán)格規(guī)定公差配合，增大軸向拉力。如把配合精度由AT4提高到AT3、AT2。
(3)在不改變標(biāo)準(zhǔn)7：24錐孔連接結(jié)構(gòu)的加工中心前提下，實(shí)現(xiàn)錐孔和端面同時(shí)接觸定位。如日立精工公司的H．卜C(Hitachi FacingStop) “日立”端面限位刀柄、大昭和精機(jī)株式會社的BIG—PLUS刀柄、機(jī)床配件圣和精機(jī)株式會社的SHOWA D—F—C刀柄、株式會社日研工作所的3LOCK刀柄等，都可以實(shí)現(xiàn)錐一面同時(shí)接觸定位。
(4)改用小機(jī)床配件錐度，并采用空心短錐柄結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)錐體和端面同時(shí)接觸定位。如德國的HSK刀柄和美國的KM刀柄。
(5)增大配合預(yù)過盈量，同時(shí)采取措施防止主軸膨脹，改善標(biāo)準(zhǔn)錐柄的高速性能。如日立精工公司的H．P．C“日立”端面限位刀柄，主軸軸端采用碳素纖維加工中心周向纏繞的結(jié)構(gòu)，抑制了高速旋轉(zhuǎn)時(shí)主軸錐孔的擴(kuò)張量，提高了對高速旋轉(zhuǎn)的適應(yīng)能力。
(6)取消鍵連接，采用摩擦力或三棱圓傳遞轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，消除了鍵及鍵槽引起的動(dòng)平衡問題，如德國HSK—E、HSK—F刀柄，采用摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩；瑞典Sandvik公司的CAPTO刀桿系統(tǒng)采用三棱圓傳遞轉(zhuǎn)矩。
(7)采用收縮配合的原理，實(shí)現(xiàn)刀具與刀柄的可靠連接。如用三棱變形連接、熱裝連接以及液壓夾緊連接等，這些結(jié)構(gòu)方式傳遞轉(zhuǎn)矩大，剛度高，結(jié)構(gòu)對稱性好，精度高，而且有利于刀具的動(dòng)平衡。
(8)在刀柄上安裝自動(dòng)動(dòng)平衡裝置，滿足高速加工對刀具提出在線動(dòng)平衡的苛刻要求。
(9)在刀柄內(nèi)安裝減振裝置，防止加工中機(jī)床配件心刀柄的振動(dòng)。如株式會社日研工作所的“夢幻刀柄”，通過在刀柄內(nèi)裝減振裝置，可使硬質(zhì)合金銑刀的壽命提高3倍以上，高速鋼銑刀的壽命提高1．5倍以上，涂層刀具的壽命提高5倍以上。
要使刀／軸連接具有良好的高速性能，最佳途徑仍是將原來僅靠錐面連接定位改為錐面與端面同時(shí)接觸定位。后者雖然是一種過定位方案，但因其能彌補(bǔ)僅靠加工中心錐面定位方案的許多不足，現(xiàn)已成為高速刀機(jī)床配件具與主軸連接的主要結(jié)構(gòu)形式。最有代表性的是德國HSK刀柄、美國的KM刀柄以及日本BIG—PLUS刀柄。
在高速主軸中，對7J／軸連接研究得比較成功的主要有兩大類型：①摒棄原有的7：24標(biāo)準(zhǔn)錐度而采用新思路的替代型刀柄結(jié)構(gòu)，如德國的HSK系列刀柄、加工中心美國的KM系列刀柄和日本的NC5刀柄等；②為降低成本，仍采用現(xiàn)有的7：24錐度而進(jìn)行改進(jìn)型的刀柄結(jié)構(gòu)。這種刀柄結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有主軸結(jié)構(gòu)向高速化的過渡，如美國機(jī)床配件的WSU系列刀柄、 日本BIG—PLUS刀柄和3LOCK刀柄等。下面介紹一下常用的HSK刀柄。
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